<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ArticleSet PUBLIC "-//NLM//DTD PubMed 2.7//EN" "https://dtd.nlm.nih.gov/ncbi/pubmed/in/PubMed.dtd">
<ArticleSet>
<Article>
<Journal>
				<PublisherName>انجمن هیدرولیک ایران</PublisherName>
				<JournalTitle>نشریه علمی هیدرولیک</JournalTitle>
				<Issn>2345-4237</Issn>
				<Volume>18</Volume>
				<Issue>1</Issue>
				<PubDate PubStatus="epublish">
					<Year>2023</Year>
					<Month>03</Month>
					<Day>21</Day>
				</PubDate>
			</Journal>
<ArticleTitle>Laboratory study of crossbeam structural design in control of asymmetric S- type jump of sudden expansion sections</ArticleTitle>
<VernacularTitle>بررسی آزمایشگاهی طرح سازه بیم های متقاطع در کنترل پرش نامتقارن نوع S مقاطع واگرای ناگهانی</VernacularTitle>
			<FirstPage>19</FirstPage>
			<LastPage>36</LastPage>
			<ELocationID EIdType="pii">159976</ELocationID>
			
<ELocationID EIdType="doi">10.30482/jhyd.2022.333263.1595</ELocationID>
			
			<Language>FA</Language>
<AuthorList>
<Author>
					<FirstName>سعید</FirstName>
					<LastName>حاجی علی گل</LastName>
<Affiliation>دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز،  گروه سازه های آبی</Affiliation>

</Author>
<Author>
					<FirstName>جواد</FirstName>
					<LastName>احدیان</LastName>
<Affiliation>استاد دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز،  گروه سازه های آبی</Affiliation>
<Identifier Source="ORCID">0000-0002-0911-6494</Identifier>

</Author>
<Author>
					<FirstName>سید محسن</FirstName>
					<LastName>سجادی</LastName>
<Affiliation>دانشیار دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز،  گروه سازه های آبی</Affiliation>
<Identifier Source="ORCID">0000-0002-1085-1023</Identifier>

</Author>
<Author>
					<FirstName>Annarita</FirstName>
					<LastName>Scorzini</LastName>
<Affiliation>Assistant Professor, Dept. of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Univ. of L&amp;#039;Aquila, Via G. Gronchi, L&amp;#039;Aquila, Italy.</Affiliation>

</Author>
<Author>
					<FirstName>محمود</FirstName>
					<LastName>شفاعی بجستان</LastName>
<Affiliation>استاد دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز،  گروه سازه های آبی</Affiliation>
<Identifier Source="ORCID">0000-0003-3688-9561</Identifier>

</Author>
</AuthorList>
				<PublicationType>Journal Article</PublicationType>
			<History>
				<PubDate PubStatus="received">
					<Year>2022</Year>
					<Month>03</Month>
					<Day>13</Day>
				</PubDate>
			</History>
		<Abstract>Laboratory study of crossbeam structural design in control of asymmetric S- type jump of sudden expansion sections&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;&lt;br /&gt;Introduction &lt;br /&gt;This paper presents an experimental study on a proposed dissipation structure, which consists of a series of cross beams, tested in different geometric configurations and hydraulic conditions. First, the effectiveness of this system was analyzed in terms of uniformity of flow and bed velocity and while, observing the dissipating mechanisms, in the next step, the system performance under variable tail water conditions by describing the three-dimensional flow patterns observed in the downstream channel with a gradual decrease in downstream level to 70%, 80% and 90% of tail water depth in the conditions the reference experiments were tested. Measurement of three-dimensional velocities to determine the parameters of flow uniformity, momentum and energy coefficients, and analysis of three-dimensional velocity distributions, turbulent kinetic energy, and supplementary studies on the development of isothermal line concentration and drop energy losses of reference experiments and optimal case compositions were examined. The results showed that in addition the similar qualitative trends of β and α, the flexibility of the dissipation structure has a high efficiency in the effective homogenization of the flow in the abrupt expansion channel, even in the downstream water level conditions.&lt;br /&gt;Methodology &lt;br /&gt;The experiments were performed in the hydraulic laboratory of Shahid Chamran University of Ahvaz and in a horizontal rectangular open channel with a length of 12 m and a width of 1 m with a height of 0.87 meters. Flow supply was provided through an open tank with dimensions of 7 m by 5 m at a height of 2.5 m. Hydraulic S-jump was performed with sudden expansion and design and construction of ogee weir. With the formation of S-jump, the conditions for the depth of hS downstream in the end control section were set, equal to 0.19, 0.15 and 0.11 m, respectively, to create three 7.4, 8.7 and 9.5 Froude numbers. Measurement of longitudinal velocity at a fixed height of 0.5 cm from the bottom of canal and longitudinal sections of 0.25 from each other in the first 2 m of downstream canal, and the other ones at distances of 2.5, 3, 4, 6 and 8 m from sudden expansion. Finding the best configurations to achieve a uniform flow and reduce the velocity distribution was done in most of the critical areas downstream of structure. For the levels of reference experiments, 54 geometries of the energy dissipation system with different configurations of beam distances, s, number of beams, N, hb height, position of the first beam from expansion, P, and slope of the system, θ, were investigated. Each component of the structure includes an I-shaped beam, with a flange width of 1.5 to 2.5 cm, depending on the hb, in the direction of the channel width and vertically in the direction of the main stream. &lt;br /&gt;Results and Discussion &lt;br /&gt;The results showed the values of βb and vmb2. βb calculated for three Froude numbers and different geometric parameters of the system, which means the absolute distance of 1.65, 1.85, and 2.55 meters from the expansion section for P = 0.4, 0.6, and 0.8 meters, respectively the effectiveness of the system (beam configurations) in homogenizing the flow and reducing the bed velocity is clearly evident, even for the worst performance settings. When using the structure, the mean βb is almost less than 1.1 with vmb2; the corresponding βb was measured to be approximately 0.1 m2/s2. According to the observed efficiency of the beam system, 3 of the best performance settings of the structures were selected for Fr = 9.5 (which was the most difficult situation regarding the energy characteristics of the input current) to the flow characteristics along with the flow and downstream of the structure. Energy dissipation should be fully described. According to research results, the qualitative trends of β and α are similar. Three-dimensional velocity distribution analysis showed that this type of structure has the flexibility to effectively homogenize the flow in abruptly expanding channels, even in the conditions of downstream water level varieties.&lt;br /&gt;Investigation of the turbulence kinetic energy, smaller vortices that contribute to turbulence at the surface and promote mixing in the flow interface until they reach maximum value during the study period, which was from x = 0.3 m to x = 2 according to the definition of the ratio of energy losses to initial energy as a relative energy loss or jump efficiency (η), it was found that in all tested Froude numbers, the trend of increasing relative energy loss to a cross-section of 2.5 m after expansion section was increasing. Approximately X/Xexp = 4 reaches its peak and extends with a constant almost linear trend to the end of the section and the end.&lt;br /&gt;Conclusion &lt;br /&gt;In this research, a laboratory simulation application of a new structure with different geometric configurations of cross beams as a series of wide-wing beams to control asymmetric S-jump of sudden expansion sections was experienced. The use of different geometric configurations of cross beams shows the effectiveness of beams&#039; contribution in homogenizing flow and reducing bed velocity.. The concentration of turbulent flow caused by the jet hitting the beam system, particularly the first beam, leads to a significant energy loss in the area between the first and 2nd beams. Before leaving the main system, the bubbles, leaving the system energy in the same evacuate the area and saw a calmer flow in after areas of the structure. The study of turbulent kinetic energy showed that the conversion rate of the high state from the mainstream after the beams (Conversion of mean flow) to turbulent flow occurs in some cases. Also, in all Froude numbers of reference experiments, the trend of increasing the relative energy loss to a cross-section of about 2.5 m after cross-section expansion is increasing. &lt;br /&gt;Keywords&lt;br /&gt;Sudden expansion, cross beams, hydraulic S-jump, flow patterns, energy dissipation, hydraulic structures, stilling basin.</Abstract>
			<OtherAbstract Language="FA">انبساط مقطع می تواند راه حل مناسبی برای افزایش کار حوضچه های آرامش باشد. با این حال، در برخی از شرایط اجرایی، پدیده نامطلوب ناپایداری جریان می تواند منجر به جریان نامتقارن و تمرکز سرعت موضعی بیشتر در آبراهه (کانال) پایاب شود. این مقاله نتیجه انجام یک تحقیق تجربی با استفاده از چند سری تیرهای متقاطع، آزمایش شده در ترکیب بندی های هندسی و شرایط هیدرولیکی مختلف می باشد. در آغاز، اثربخشی این سامانه از نظر یکنواختی جریان و سرعت در بستر آبراهه تجزیه و تحلیل شد. کار سامانه، در شرایط پایاب با توصیف الگوهای جریان سه بعدی، با کاهش تدریجی سطح آب پایین دست  به 70%، 80% و 90% عمق پایاب در شرایط مرجع آزمایش شد. اندازه گیری سرعت های سه بعدی برای تعیین فراسنجه های یکنواختی جریان، ضریب های مومنتم و انرژی، تجزیه و تحلیل توزیع سرعت های سه بعدی،  انرژی جنبشی آشفتگی، بررسی های تکمیلی توسعه تمرکز خطوط هم تنش و افت انرژی پرش در شرایط آزمایش های مرجع و ترکیب بندی های بهینه، بررسی شد. نتایج نشان داد که افزون بر روند کیفی همانند β و α، که ضریب های تصحیح انرژی جنبشی و مومنتم به عنوان فراسنجه های اساسی بررسی یکنواختی جریان می باشند، همچنین مشاهده شد که سازه هدررفت انرژی در همگن سازی موثر جریان، حتی در شرایط سطح آب پایین دست متغیر نیز دارای عملکرد مطلوبی است. در جریان آشفته پس از سازه، برای فرود 5/9 و سه ترکیب بندی بهینه ، نوسان های سرعت در راستای افقی، عرضی و عمقی محاسبه شد و تغییرپذیرهای انرژی جنبشی آشفتگی (TKE) در برابر Z/Y&lt;sub&gt;t&lt;/sub&gt;&lt;strong&gt; &lt;/strong&gt;نشان داده شد و مشخص شد، تمرکز بیشترین میزان TKE درحالت پایاب h&lt;sub&gt;s&lt;/sub&gt;9/0 قرار دارد. در بررسی خطوط تمرکز، میزان های&lt;br /&gt; 6/0~3/0≡ TKE  درحدود 48/14 درصد بزرگی میزان های انرژی جنبشی آشفتگی جریان را دارا می باشند. در نهایت تحلیل افت انرژی نسبی پرش با استفاده از بیم های متقاطع نشان داد که بیشترین افت انرژی در ترکیب بندی 3 و در مقایسه با شرایط مرجع که روند افزایشی افت انرژی نسبی در آن تا فاصله 2 متری با شیب 41/11 ادامه دارد، به طور میانگین به میزان 78/44 درصد افزایش افت انژی نسبی را موجب می شود. لذا این سازه هدررفت انرژی با وجود انبساط مقطع و در عین پرهیز از گذاری های زیانبار آن توصیه می شود. </OtherAbstract>
		<ObjectList>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">انبساط ناگهانی</Param>
			</Object>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">تیرهای متقاطع</Param>
			</Object>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">پرش هیدرولیک فاصله ای</Param>
			</Object>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">اتلاف انرژی</Param>
			</Object>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">پرش هیدرولیکی</Param>
			</Object>
			<Object Type="keyword">
			<Param Name="value">حوضچه های آرامش</Param>
			</Object>
		</ObjectList>
<ArchiveCopySource DocType="pdf">https://jhyd.iha.ir/article_159976_71e11fa9c2ea505a75bc330c73145f81.pdf</ArchiveCopySource>
</Article>
</ArticleSet>
